Iz knjige Mičio Kaku: PARALELNI SVETOVI.

Knjigu možete poručiti ovde

prethodni deo:
KAKO BI MOGLI DA IZGLEDAJUDRUGI UNIVERZUMI?

Simetrija i standardni model

U tom smislu, da bismo shvatili kako bi paralelni univerzumi mogli da izgledaju, moramo prvo da razumemo simetrije jakih, slabih i elektromagnetnih interakcija. Na primer, jaka sila je zasnovana na tri kvarka koje naučnici imenuju po fiktivnoj obojenosti (na primer, crveni, beli i plavi). Hoćemo da jednačine ostanu iste ukoliko razmenimo ova tri obojena kvarka. Kažemo da jednačine imaju simetriju SU(3), što znači da ostaju iste kada promešamo trojku kvarkova.

Naučnici veruju da teorija sa simetrijom SU(3) predstavlja najprecizniji opis jakih interakcija (zvani kvantna hromodinamika). Kada bismo imali gigantski superkompjuter, sa poznatim masama i snagom interakcija kvarkova, teorijski mogli bismo da izračunamo sva svojstva protona i neutrona i sve karakteristike nuklearne fizike.

Slično tome, recimo da imamo dva leptona, elektron i neutrino. Ako im zamenimo mesta u nekoj jednačini, na snazi je simetrija SU(2). Ubacimo tu i svetlost sa simetrijom U(1). (U okviru ove simetrijske grupe, različite komponente polarizacije svetlosti mogu međusobno da menjaju mesta.) Dakle, simetrijska grupa slabih i elektromagnetnih interakcija jeste SU(2) × U(1).

Ako naprosto slepimo ove tri teorije, sasvim očekivano dobijamo simetriju SU(3) × SU(2) × U(1), odnosno simetriju koja, s jedne strane, meša međusobno tri kvarka, a s druge dva leptona (ali ne i kvarkove s leptonima). Rezultujuća teorija je standardni model, koji je, videli smo, možda i jedna od najuspešnijih teorija svih vremena. Gordon Kejn s Mičigenskog univerziteta kaže: „Sve što se dešava u našem svetu (sem efekata gravitacije) posledica je interakcija između čestica iz standardnog modela.“ Neka predviđanja ove teorije proverena su u laboratoriji sa preciznošću od 1/100.000.000. (Dvadeset Nobelovih nagrada dodeljeno je fizičarima koji su uklopili delove slagalice zvane standardni model.)

Na kraju, pomenimo da bi se mogla konstruisati teorija koja stavlja jaku, slabu i elektromagnetnu interakciju u okvir jedinstvene simetrije. Najjednostavnija GUT teorija kojoj to polazi za rukom može da razmenjuje svih pet čestica istovremeno (tri kvarka i dva leptona). Za razliku od simetrije standardnog modela, GUT simetrija meša kvarkove i leptone (što znači da protoni mogu da se raspadaju na elektrone). Drugim rečima, GUT teorije podrazumevaju simetriju SU(5) (međusobnu zamenu svih pet čestica – tri kvarka i dva leptona). Tokom godina, analizirano je mnogo drugih simetrijskih grupa, ali SU(5) je možda najminimalnija grupa koja odgovara podacima.

Kada dođe do spontanog iznicanja svemira, izvorna GUT simetrija može se narušiti na više načina. Jedan način je svođenje GUT simetrije na simetriju SU(3) × SU(2) × U(1) sa tačno 19 slobodnih parametara koje moramo da opišemo u našem svemiru. To nam daje poznati svemir. Međutim, ima mnogo drugih vidova narušavanja GUT simetrije. Drugi univerzumi bi najverovatnije imali potpuno drugačiju zaostalu simetriju. U najmanju ruku, ti paralelni svemiri mogli bi imati različite vrednosti ovih 19 parametara. Drugim rečima, snaga različitih sila bila bi drugačija u drugim univerzumima, što bi imalo za posledicu krupne promene u strukturi univerzuma. Na primer, ako bi se smanjila snaga nuklearne sile, moglo bi se sprečiti formiranje zvezda, te bi svemir bio u večnoj tami, a život nemoguć. Ukoliko bi snaga nuklearne sile bila prevelika, moglo bi se desiti da se zvezde potroše previše brzo da bi život imao vremena da se formira.

Simetrijska grupa može se i promeniti, stvarajući potpuno novi univerzum čestica. U nekim od tih svemira proton bi mogao da bude nestabilan i da se munjevito raspada na antielektrone. Takvi univerzumi ne mogu da budu dom životu kakav nam je poznat, već bi se munjevitom brzinom dezintegrisali u elektronsku i neutrinsku maglu. GUT simetrija bi se u drugim svemirima mogla narušiti na drugačije načine, te bi u njima možda bilo više stabilnih čestica poput protona. Takav svemir mogao bi da obiluje novim hemijskim elementima. Život u tim univerzumima mogao bi biti složeniji nego naš, s većim brojem hemijskih elemenata za formiranje jedinjenja nalik DNK.

Izvorna GUT simetrija mogla bi se narušiti pri čemu bi se dobilo više simetrija U(1), te bi postojalo više oblika svetlosti. To bi odista bio čudan svemir u kome bi bića mogla da „vide“ zahvaljujući više sila a ne samo jednoj sili. Oči živih bića u takvom svetu mogle bi imati raznovrsne receptore za opažanje različitih oblika svetlosnog zračenja.

Ne iznenađuje što postoje stotine, možda i beskonačno mnogo načina na koji se ove simetrije mogu narušiti. Svako od tih rešenja moglo bi da odgovara svemiru za sebe.

U nastavku: Poverljiva predviđanja

prethodni deo:
KAKO BI MOGLI DA IZGLEDAJUDRUGI UNIVERZUMI?